专题02 共点力平衡和牛顿三大定律-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题02 共点力平衡和牛顿三大定律 一、单选题 1．（2024·广东·三模）如图所示，某大型吊灯半径为R，质量为M，且分布均匀，通过四根相同长度的细线悬挂在天花板上半径为r的固定圆盘上，已知，重力加速度为g，四根细线均匀对称分布，且长度可调节。则下列说法正确的是（    ） A．每根细线对吊灯的拉力大小均为 B．将四根细线同时缩短相同长度，细线的张力大小不变 C．将四根细线同时伸长相同长度，细线的张力减小 D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，余下三根细线上的张力大小相等 2．（2024·广东·三模）如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P限制，只能在竖值方向运动，轻轩上方放置质量为m的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重物，下列说法正确的是（　　） A．θ越大，需要施加的力F越大 B．θ越大，需要施加的力F越小 C．θ越大，系统整体对地面的压力越大 D．θ越大，系统整体对地面的压力越小 3．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 4．（2024·湖北·三模）如图所示，某款手机支架由“L型”挡板和底座构成，挡板使用一体成型材料制成，其AB、BC部分相互垂直，可绕O点的轴在竖直面内自由调节，AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2（不计手机与挡板间的摩擦），在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中，下列说法正确的是（　　） A．F1逐渐增大，F2逐渐减小 B．F1逐渐减小，F2逐渐增大 C．F1逐渐减小，F2先增大后减小 D．F1先增大后减小，F2逐渐减小 5．（2024·山西阳泉·三模）如图甲所示，汽车后备箱水平放置一内装圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，图甲是车尾的截面图，当汽车以恒定速率从直道通过图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道A、B、C时，木箱及箱内工件均保持相对静止。已知每个圆柱形工件的质量为m。下列说法正确的是（　　） A．汽车在由直道进入弯道A前，M对P的支持力大小为 B．汽车过A、B两点时，M、Q对P的合力依次增大 C．汽车过A、B、C三点时，汽车重心的角速度依次减小 D．汽车过A、C两点时，M对P的支持力小于Q对P的支持力 一、单选题 6．（2024·北京海淀·三模）如图所示，木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm，弹簧的劲度系数为400N/m ，系统置于水平地面上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现用的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为和，弹簧弹力大小为，则（　　） A． B．的方向水平向左 C． D． 7．（2024·浙江金华·三模）新春佳节，大街小巷总会挂起象征喜庆的中国红灯笼。如图所示，由4根等长轻质细绳AB、BC、CD、DE悬挂起3盏质量相等的灯笼，绳两端的结点A、E等高，AB绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为；BC绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为，则（　　） A． B．若将悬挂点A往E靠近少许，的大小保持不变 C．若在C处再增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于 D．若在B、D处各增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于90° 8．（2024·山东烟台·三模）中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为（    ） A． B． C． D． 9．（2024·山东聊城·三模）如图所示，轻杆AC和轻杆BC的一端用光滑铰链连接在C点，另一端分别用光滑铰链固定在竖直墙壁上，将一物块通过细线连接在C点并保持静止状态，若对C端施加一水平向左的作用力F，则下列说法正确的是（　　） A．轻杆AC中的弹力一定变大 B．轻杆AC中的弹力一定减小 C．轻杆BC中的弹力一定变大 D．轻杆BC中的弹力可能减小 10．（2024·河北·三模）某游泳运动员在时间内运动的图像如图所示。关于该运动员，下列说法正确的是（　　） A．在内所受的合力一直不为0 B．在内的位移大小为 C．在内一定处于超重状态 D．在内的位移大小为 11．（2024·北京大兴·三模）如图所示，a、b两物体的质量分别为和，由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿粗糙水平面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x，加速度大小为。已知a、b两物体与水平面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是（　　） A．如果恒力增大为2F，则两物体的加速度增大为 B．如果恒力增大为2F，则弹簧伸长量仍为x C．若水平面光滑，则弹簧伸长量仍为x D．若水平面光滑，则加速度大小仍为 解答题 12．（2024·江西南昌·三模）如图，左侧光滑曲面轨道与右侧倾角的斜面在底部平滑连接且均固定在光滑水平地面上，质量为m的小滑块A从斜面上离斜面底边高为处由静止释放，经过斜面与水平面交接处时无机械能损失，在水平面与一质量为m的静止小滑块B发生正碰结合为一个整体（A、B完全相同），一起滑上左侧曲面轨道，再从曲面轨道滑上斜面，滑块第一次沿斜面上滑的最大高度为，多次往复运动。不计空气阻力，重力加速度为g，，。求： （1）滑块与斜面间的动摩擦因数； （2）滑块第1次滑下斜面的时间与第1次滑上斜面的时间之比； （3）滑块最终静止，整个系统由于摩擦产生的热量Q。 13．（2024·黑龙江·三模）如图所示，一半径为r=0.45m的光滑圆弧的底端B 与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径。的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为的滑块（可视为质点）从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求： （1）滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小； （2）滑块与传送带间因摩擦产生的热量； （3）滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。 试卷第8页，共27页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 共点力平衡和牛顿三大定律 一、单选题 1．（2024·广东·三模）如图所示，某大型吊灯半径为R，质量为M，且分布均匀，通过四根相同长度的细线悬挂在天花板上半径为r的固定圆盘上，已知，重力加速度为g，四根细线均匀对称分布，且长度可调节。则下列说法正确的是（    ） A．每根细线对吊灯的拉力大小均为 B．将四根细线同时缩短相同长度，细线的张力大小不变 C．将四根细线同时伸长相同长度，细线的张力减小 D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，余下三根细线上的张力大小相等 【答案】C 【详解】A．设细线与竖直的夹角为，以吊灯为对象，竖直方向根据受力平衡可得 可得每根细线对吊灯的拉力大小为 故A错误； B．将四根细线同时缩短相同长度，则变大，变小，根据 可知细线的张力大小变大，故B错误； C．将四根细线同时伸长相同长度，则变小，变大，根据 可知细线的张力大小变小，故C正确； D．去掉一根细线，假设吊灯位置保持不变，由于余下三根细线在水平方向的分力不是互成，水平方向根据受力平衡可知，余下三根细线上张力的水平分力大小不相等，所以余下三根细线上的张力大小不相等，故D错误。 故选C。 2．（2024·广东·三模）如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P限制，只能在竖值方向运动，轻轩上方放置质量为m的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重物，下列说法正确的是（　　） A．θ越大，需要施加的力F越大 B．θ越大，需要施加的力F越小 C．θ越大，系统整体对地面的压力越大 D．θ越大，系统整体对地面的压力越小 【答案】A 【详解】AB．对斜面体受力分析，如图所示 根据平衡条件可得 为了顶起重物，则有 联立可得 则θ越大，需要施加的力F越大，故A正确，B错误； CD．对系统整体受力分析，系统整体对地面的压力大小等于系统的总重力，与θ无关，故CD错误。 故选A。 3．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 【答案】C 【详解】A．由于滑块与传送带相对静止，传送带与驱动轮间无相对滑动，则滑块的速度随位移均匀增大，若滑块做匀加速运动，由直线运动规律得 滑块速度不随位移均匀增大，即滑块不做匀加速运动，故A错误； B．滑块速度逐渐增大，则通过任意相同位移的时间逐渐减小，又滑块通过相同位移的速度变化量相同，则滑块加速度越来越大，故B错误； C．滑块动量 由于滑块加速度逐渐增大，即速度变化的越来越快，而滑块质量不变，则滑块动量变化的越来越快，故C正确； D．滑块所受摩擦力即其所受合外力，由牛顿第二定律得所受摩擦力逐渐增大，又滑块速度逐渐增大，由 可知摩擦力的功率增大，故D错误。 故选C。 4．（2024·湖北·三模）如图所示，某款手机支架由“L型”挡板和底座构成，挡板使用一体成型材料制成，其AB、BC部分相互垂直，可绕O点的轴在竖直面内自由调节，AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2（不计手机与挡板间的摩擦），在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中，下列说法正确的是（　　） A．F1逐渐增大，F2逐渐减小 B．F1逐渐减小，F2逐渐增大 C．F1逐渐减小，F2先增大后减小 D．F1先增大后减小，F2逐渐减小 【答案】A 【详解】对手机受力分析，如图所示 已知，AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2相互垂直，即 手机处于静止状态，则手机受力平衡，根据拉密原理 因为，手机的重力G和不变，所以上式的比值不变。挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中，由钝角增大到，即减小，故变小；由钝角减小到，即变大，故变大。 故选A。 5．（2024·山西阳泉·三模）如图甲所示，汽车后备箱水平放置一内装圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，图甲是车尾的截面图，当汽车以恒定速率从直道通过图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道A、B、C时，木箱及箱内工件均保持相对静止。已知每个圆柱形工件的质量为m。下列说法正确的是（　　） A．汽车在由直道进入弯道A前，M对P的支持力大小为 B．汽车过A、B两点时，M、Q对P的合力依次增大 C．汽车过A、B、C三点时，汽车重心的角速度依次减小 D．汽车过A、C两点时，M对P的支持力小于Q对P的支持力 【答案】B 【详解】A．汽车在由直道进入弯道A前，以P为对象，根据受力平衡可得 解得M对P的支持力大小为 故A错误； B．汽车过A、B两点时，M、Q对P的合力的竖直分力与P的重力平衡，合力的水平分力提供所需的向心力，则有 ， 当汽车以恒定速率通过半径依次变小的A、B两点时，M、Q对P的合力依次增大，故B正确； C．由角速度与线速度关系 当汽车以恒定速率通过半径依次变小的A、B、C三点时，汽车重心的角速度依次增大，故C错误； D．汽车过A、C两点时，所受的合外力向左，因此M对P的支持力大于Q对P的支持力，故D错误。 故选B。 一、单选题 6．（2024·北京海淀·三模）如图所示，木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在A、B之间的弹簧被压缩了1cm，弹簧的劲度系数为400N/m ，系统置于水平地面上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现用的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为和，弹簧弹力大小为，则（　　） A． B．的方向水平向左 C． D． 【答案】C 【详解】C．未加F时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为 F1=kx=400N/m×0.01m=4N B木块与地面间的最大静摩擦力 A木块与地面间的最大静摩擦力 施加F后，对木块B有 木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小 fB=F+F1=2N+4N=6N 方向水平向左，故C正确； D．因为AB仍然静止，故弹簧弹力不变，故D错误； AB．施加2N的F之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为 fA=F1=4N 方向水平向右，故AB错误。 故选C。 7．（2024·浙江金华·三模）新春佳节，大街小巷总会挂起象征喜庆的中国红灯笼。如图所示，由4根等长轻质细绳AB、BC、CD、DE悬挂起3盏质量相等的灯笼，绳两端的结点A、E等高，AB绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为；BC绳与竖直方向的夹角为，绳中张力大小为，则（　　） A． B．若将悬挂点A往E靠近少许，的大小保持不变 C．若在C处再增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于 D．若在B、D处各增加一盏质量较大的灯笼，平衡时可能等于90° 【答案】A 【详解】A．由对称性可知AB绳和DE绳张力大小相等，大小为。对三个灯笼的整体分析可知 同理，对中间的灯笼受力分析，可得 联立，可得 因为 所以 故A正确； B．若将悬挂点A往E靠近少许，则减小，由 可知的大小减小。故B错误； C．对结点B受力分析，有 ， 联立，解得 若在C处再增加一盏质量较大的灯笼，平衡时不可能等于。故C错误； D．若在B、D处各增加一盏质量较大的灯笼，假设平衡时等于90°，则对结点C受力分析，如图 可知其受力不平衡。所以假设不成立。故D错误。 故选A。 8．（2024·山东烟台·三模）中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直槽内表面均光滑，A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知B的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A上的水平力F最小应为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】对A、B受力分析如图所示 门闩刚好启动时，对A水平方向上 对于B在竖直方向上 A、B间最大静摩擦力为 则施加在A上的水平力F最小应为 故选B。 9．（2024·山东聊城·三模）如图所示，轻杆AC和轻杆BC的一端用光滑铰链连接在C点，另一端分别用光滑铰链固定在竖直墙壁上，将一物块通过细线连接在C点并保持静止状态，若对C端施加一水平向左的作用力F，则下列说法正确的是（　　） A．轻杆AC中的弹力一定变大 B．轻杆AC中的弹力一定减小 C．轻杆BC中的弹力一定变大 D．轻杆BC中的弹力可能减小 【答案】C 【详解】对C点受力分析如图， 由三角形法则可知，重力mg、AC的拉力TAC以及BC的支持力TBC组成封闭的三角形；若加水平力F，则C点仍平衡，则此时四个力组成封闭的四边形，TBC和重力mg方向不变，TAC方向仍与原来平行，则随F的增加，TBC一定增加，TAC先减小，当减到零后反向增加。 故选C。 10．（2024·河北·三模）某游泳运动员在时间内运动的图像如图所示。关于该运动员，下列说法正确的是（　　） A．在内所受的合力一直不为0 B．在内的位移大小为 C．在内一定处于超重状态 D．在内的位移大小为 【答案】D 【详解】A．图像的斜率代表加速度，由图像可知，在该运动员的有加速度，由牛顿第二定律可知 在与运动员并无加速度，即此时合力为零，综上所述，运动员在与所受合力为零，在，所受合力不为零，故A项错误； B．由于图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以在内的位移为 故B项错误； C．由之前的分析，在结合图像可知，其加速度为 由于不知道运动员运动方向，只知道该时间内运动员加速度方向与运动员的运动方向相同，而超重则加速度方向为竖直向上，所以其不一定是超重状态，故C项错误； D．结合之前的分析，在的位移为 故D项正确。 故选D。 11．（2024·北京大兴·三模）如图所示，a、b两物体的质量分别为和，由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿粗糙水平面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x，加速度大小为。已知a、b两物体与水平面间的动摩擦因数相同，则下列说法正确的是（　　） A．如果恒力增大为2F，则两物体的加速度增大为 B．如果恒力增大为2F，则弹簧伸长量仍为x C．若水平面光滑，则弹簧伸长量仍为x D．若水平面光滑，则加速度大小仍为 【答案】C 【详解】根据题意，由牛顿第二定律，对整体有 对物体有 解得 ， AB．如果恒力增大为2F，同理可得，两物体的加速度为 弹簧伸长量 故AB错误； CD．若水平面光滑，同理可得 则弹簧伸长量 故C正确，D错误。 故选C。 解答题 12．（2024·江西南昌·三模）如图，左侧光滑曲面轨道与右侧倾角的斜面在底部平滑连接且均固定在光滑水平地面上，质量为m的小滑块A从斜面上离斜面底边高为处由静止释放，经过斜面与水平面交接处时无机械能损失，在水平面与一质量为m的静止小滑块B发生正碰结合为一个整体（A、B完全相同），一起滑上左侧曲面轨道，再从曲面轨道滑上斜面，滑块第一次沿斜面上滑的最大高度为，多次往复运动。不计空气阻力，重力加速度为g，，。求： （1）滑块与斜面间的动摩擦因数； （2）滑块第1次滑下斜面的时间与第1次滑上斜面的时间之比； （3）滑块最终静止，整个系统由于摩擦产生的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）当滑块由斜面滑到水平面时，由机械能守恒得 两物体碰撞后，由动量守恒定律得 当再次滑上斜面时，由机械能守恒定律得 联立解得 ，， （2）当滑块A从斜面上滑下时，由牛顿第二定律得 又 当两滑块滑上斜面时，由牛顿第二定律得 又 联立可得 （3）由能量守恒可得 联立解得滑块最终静止，整个系统由于摩擦产生的热量为 13．（2024·黑龙江·三模）如图所示，一半径为r=0.45m的光滑圆弧的底端B 与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径。的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为的滑块（可视为质点）从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求： （1）滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小； （2）滑块与传送带间因摩擦产生的热量； （3）滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设滑块到达B点的速度大小为 由机械能守恒定律有 解得 滑块在B点，由向心力公式有 解得 根据牛顿第三定律可知，滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小为； （2）滑块在传送带上做匀加速运动，由牛顿第二定律有 由速度位移公式得 解得 滑块在传送带上运行的时间为 传送带运行的距离为 故滑块与传送带间因摩擦产生的热量为 （3）滑块从C至F，由机械能守恒有 滑块离开F点后做平抛运动，竖直方向有 联立解得滑块的落地点到O点的距离 试卷第8页，共27页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$